CN105064153A - 一种处理crts ii型板式无砟轨道板接缝处裂缝的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种处理CRTS？II型板式无砟轨道板接缝处裂缝的方法，该方法基于裂缝的特殊规律，通过对裂缝进行特殊防水处理，保证无砟轨道结构的耐久性，处理裂缝的方法包括切缝，基面处理，分层灌入低粘度聚氨酯防水材料及高粘度有机硅材料等工序。该方法施工简单、方便、经济、耐久、可靠，适用于既有线路CRTS？II型板式无砟轨道板接缝处裂缝天窗点的修补作业，可显著改善无砟轨道结构的耐久性，该方法亦适用于裂缝宽度变化幅度很大的钢筋混凝土结构的耐久性改善。

Description

一种处理CRTS II型板式无砟轨道板接缝处裂缝的方法

技术领域

本发明涉及一种裂缝宽度变化幅度很大的钢筋混凝土结构耐久性改善措施，具体涉及处理CRTSII型板式无砟轨道板接缝处裂缝的方法。

背景技术

CRTSⅡ型板式无砟轨道结构是我国高速铁路(客运专线)采用的主要轨道结构型式之一，已应用于京津、京沪、京石武、沪杭、杭甬、合蚌、津秦、杭长等高速铁路(客运专线)中，应用总里程接近双线5000公里。CRTSⅡ型板式无砟轨道结构具有平顺性高、整体性强、稳定性好的优点，但其结构复杂、施工工艺控制难度大、水泥乳化沥青砂浆与纵连结构环境敏感性高。CRTSⅡ型板式无砟轨道结构主要由60kg/m钢轨、弹性扣件、预制轨道板、水泥乳化沥青砂浆充填层(简称砂浆充填层)和混凝土底座板或支承层等部件组成。普通地段轨道结构高度为：钢轨(176mm)+扣件、承轨台(73mm)+轨道板(200mm)+砂浆充填层(30mm)+支承层(300mm)或底座板(200mm)＝轨道高度(779mm或679mm)。轨道板、底座板(或支承层)为纵向连续结构，轨道结构的整体性和稳定性较好。

轨道板纵连是CRTSII型板式无砟轨道的突出特点之一。轨道板均为工厂预制，其标准尺寸为6450mm×2550mm×200mm，轨道板通过砂浆充填层与混凝土底座板粘结成为“三明治”叠合结构，轨道板通过精轧螺纹钢连接为整体。轨道板间存在一宽缝和窄缝，宽缝宽度约210mm，采用C50膨胀混凝土浇筑轨道板间的宽窄缝。由于新老混凝土间界面粘结效果不理想，并且在温度荷载作用下混凝土轨道板温度伸缩效应明显，在新老混凝土界面极易形成裂缝。据调查，几乎所有轨道板接缝处都存在开裂现象，裂缝宽度处于0.1-2mm。

板间接缝开裂使雨水容易渗入轨道结构内部，有三重劣化作用，其一，雨水渗入砂浆充填层，侵蚀了砂浆充填层；其二，雨水渗入降低了轨道结构的电绝缘性能，可能影响轨道结构的电气化性能；其三，雨水可能加速轨道结构内部钢筋的锈蚀，降低轨道结构的耐久性。因此，控制板间接缝处雨水的渗入是保证无砟轨道结构耐久性的重要技术措施。

虽然，国内外土木工程领域对混凝土结构接缝及裂缝的处理已有许多成功的经验，但与其它结构相比，CRTSII型板式无砟轨道宽接缝处裂缝具有显著的特点：第一、环境温度作用下裂缝宽度变化幅度大，裂缝的最小和最大值可相差300％；第二、裂缝长期处于复杂的疲劳荷载作用，疲劳荷载包括日温度作用、年温度作用及列车振动荷载。复杂的裂缝特征对裂缝的处理方案提出了极为严苛的要求。轨道板间裂缝动态变化特征的掌握是裂缝处理方案及材料性能要求的基础。

中国实用新型专利(公开号CN203977236U)公开了一种用于高速铁路CRTSII型板式无砟轨道宽接缝结构，具体公开了先对接缝切割成U型或V型切缝，上口宽度为1cm～5cm，高度为1cm～5cm再在切缝中填充有机硅树脂、聚氨酯或聚脲等防水型材料中的一种，得到无砟轨道宽接缝结构。但是该无砟轨道宽接缝结构的修补存在一些缺陷：一方面，天窗作业时间(一般只能为凌晨0：00～4：00)，沿轨道结构横断面切割出1cm～5cm宽的缝操作不便，尤其是在钢轨下，较难切割出较宽的缝；另一方面，有机硅、聚氨酯及聚脲材料各有优缺点，例如，有机硅材料耐久性良好，而力学性能不如其它两种材料，聚氨酯及聚脲材料的粘结性能及力学性能较好，而耐久性不如有机硅。而CRTSII型轨道宽接缝处的嵌缝材料需要良好的耐久性及力学性能，单一材料或改性材料难以达到良好效果或价格很高。

发明内容

针对现有的CRTSII型板式无砟轨道结构宽接缝裂缝处理存在的诸多问题，本发明的目的在于提供一种修补高速铁路CRTSII型板式无砟轨道宽接缝处裂缝的方法，该方法操作简单、快速，且可以较好保证CRTSII型板式无砟轨道宽接缝裂缝修补的效果。

为了实现本发明的技术目的，本发明提供了一种处理CRTSII型板式无砟轨道板接缝处裂缝的方法，该方法包括以下步骤：

步骤一：切缝

沿CRTSII型板式无砟轨道板接缝处的裂缝进行切割，控制切缝宽度在5±1mm、深度为15～20mm范围内；

步骤二：清洗

采用水或有机溶剂对切缝进行清洗、干燥；

步骤三：填充

先在切缝中注入高度为10～15mm的低粘度聚氨酯层，待低粘度聚氨酯层表干后，在切缝中进一步注入高粘度有机硅材料，直到高粘度有机硅材料充满切缝后，将高粘度有机硅材料表面刮平。

本发明的方案通过选择低粘度聚氨酯和高粘度有机硅材料复合使用，能控制切缝处于较窄的宽度范围实现CRTSII型板式无砟轨道板接缝处裂缝的修补。本发明控制切缝在较窄范围内，降低了修补难度以及缩短修补作业的时间，效率大大提高。在此基础上，本发明通过低粘度聚氨酯在切缝内部填充较高的厚度，主要起到力学性能和防水性能，同时将高粘度有机硅材料填充在切缝表面主要起到防老化和防水性能，较薄的高粘度有机硅材料层能很好地保护低粘度聚氨酯层，防止其老化，而较厚层的低粘度聚氨酯能很好地保持力学性能及防水效果，且在承受低幅高频荷载以及高幅低频荷载的情况下，仍然能保持很好的粘结性能，起到良好防水效果，较好的保证了无砟轨道板结构的使用寿命。

本发明的处理CRTSII型板式无砟轨道板接缝处裂缝的方法还包括以下优选方案：

优选的方案中低粘度聚氨酯性能满足：粘度：≤600mpa.s，按GB/T7193测试；表干时间：≤45min；流平性：光滑平整；弹性恢复率：≥70％，以定伸100％时为标准；拉伸强度：在25℃时，≤0.4MPa，在-20℃时，≤2.0MPa；断裂伸长率：≥400％；粘结性能：与混凝土粘结，断裂破坏时80％面积为内聚破坏，冷拉热压幅度为25％，循环15次后，无破坏；振动疲劳性能：5％的变形，10000次后，无破坏；热性能：80±2℃，168±1h，以定伸100％时为标准，无破坏。本发明选用的低粘度聚氨酯可以为常规的市售低粘度聚氨酯(如可购买于安徽中铁工程材料有限公司)。如果采用优选方案中的聚氨酯具有更好的力学性能。

优选的方案中高粘度有机硅材料性能满足：流动性：下垂度，N型，垂直方向≤2/mm，水平方向无变形；表干时间：≤45min；挤出性能：≥80mL/min；弹性恢复率：≥70％，以定伸100％时为标准；拉伸强度，在25℃时，≤0.4MPa，在-20℃时，≤2.0MPa；断裂伸长率：≥400％；耐水性能：20±1℃，水浸96h，以定伸100％时为标准，无破坏；耐热性能：80±2℃，热处理168±1h，以定伸100％时为标准，无破坏；耐老化性能：45±2℃，紫外光照240±1h，以定伸100％时为标准，无破坏；耐碱腐蚀性能：在饱和Ca(OH)2和0.1％NaOH，浸泡处理168h，以定伸100％时为标准，无破坏；质量损失率≤6％。本发明选用的高粘度有机硅材料可以为常规的市售高粘度有机硅材料(如可购买于安徽中铁工程材料有限公司)。如果采用优选方案中的高粘度有机硅材料具有更好的耐老化性能。

优选的方案中在切缝中注入低粘度聚氨酯及高粘度有机硅材料的过程控制切缝环境温度在10～30℃范围内。本发明优选的方案中对纵连轨道板芯部温度变化与裂缝宽度的关系进行了研究，基于轨道板芯部温度升高1℃，裂缝宽度约缩小0.021mm，另外，高速列车通过时，无砟轨道处于高频低幅竖向荷载作用。因此，裂缝修补材料需承受低幅高频荷载(日温度作用和列车荷载作用)以及高幅低频(年温度作用)荷载的作用。基于此特征，本发明进一步提出了材料的拉伸压缩性能、断裂伸长率、疲劳性能等性能要求。以上技术指标的提出，更好的保证了修补方案的可靠性与科学性。

优选的方案中切缝通过手动切割机一次切割实现，作业方便、可靠。切割的宽度跨于CRTSII型板式无砟轨道板和裂缝混凝土之间，切割的范围包括CRTSII型板式无砟轨道板上表面及侧面。切割范围包括轨道板面2550mm长的新老混凝土界面处，及轨道板侧面接缝新老混凝土界面处，使修补处理覆盖裂缝全长。

优选的方案中清洗过程通过钢丝刷辅助水或有机溶剂清洗，对CRTSII型板式无砟轨道板的板面及切缝进行冲洗。可以采用钢丝刷再结合高压水冲洗裂缝内部，清洗后的切缝最好采用鼓风机等机具将裂缝内的水分吹干。或者，直接采用低沸点有机溶剂(如酒精等)进行清洗。

优选的方案中在注入低粘度聚氨酯材料之前，在裂缝两侧黏贴保护材料，在注入高粘度有机硅材料并刮平后，撕掉切缝两侧的保护材料。该优选方案能有效防止注入防水材料时对无砟轨道板的污染。

优选的方案中将高粘度有机硅材料表面刮平后在切缝上表面形成宽度为10～15mm的高粘度有机硅材料涂层。该优选方案有利于高粘度有机硅材料起到更好的防水作用，并且有效防止切缝内部的低粘度聚氨酯材料老化。

优选的方案中可以在轨道板宽接缝侧面嵌入一定尺寸的、经防粘处理的泡沫材料，使轨道板侧面切缝内的低粘度聚氨酯及高粘度有机硅材料灌注高度与轨道板上表面切缝一致。

优选方案中通过注胶枪或针筒将低粘度聚氨酯防水材料注入切缝中，包括轨道板顶面和侧面的切缝内。

相对现有技术，本发明的积极效益在于：

1、本发明的方案选择耐老化性能较好而力学性能一般的高粘度有机硅材料以及力学性能较好而耐老化性能一般的低粘度聚氨酯材料按一定的方式结合使用，使两者的优点得到充分的展示及缺点得到互补，保证了裂缝修补材料良好的力学性能、防水性能以及耐久性。

2、本发明的方案施工简单、经济、可靠，并适合于高速铁路的天窗作业特点。

附图说明

【图1】是CRTSII型板式无砟轨道板接缝处裂缝示意图；

【图2】是在切缝内注入低粘度聚氨酯材料示意图；

【图3】是在切缝内注入高粘度有机硅材料示意图；

【图4】是修补完成后的CRTSII型板式无砟轨道板接缝表面示意图；

【图5】是CRTSII型板式无砟轨道板接缝处裂缝修补示意图；

a为裂缝，b为在切缝内注入的低粘度聚氨酯材料，c为在切缝内注入的高粘度有机硅材料，d为修补完成后的CRTSII型板式无砟轨道板接缝表面，1为轨道板，2为切缝，3为板间接缝；图II为图I的B截面图，图III为图II中A局部放大图。

具体实施方式

以下实施例旨在进一步说明本发明内容，而不是限制本发明权利要求保护的范围。

实施例1

在某客专CRTSII型板式无砟轨道现场进行宽接缝裂缝修补作业，裂缝宽度为0.3mm，作业温度为20℃。首先，采用手动切割机沿新老混凝土界面裂缝切割出宽度为5mm、深度20mm的裂缝；将切缝内部颗粒固体清除，并且通过水冲洗，鼓风吹干，清理完毕后，在裂缝两侧黏贴防污染胶带，胶带间距约15mm；用胶枪往裂缝内注入低粘度聚氨酯材料，填充高度约15mm；干燥后，再在裂缝内注入高粘度有机硅防水材料，随后，抹平高粘度有机硅材料，揭去防污染胶带，修补完成。

本发明适用于高速铁路天窗现场作业要求，所需工具简单，施工工艺方便快速，经济，经过1年半的现场检验，效果良好。

低粘度聚氨酯材料满足以下性能指标(如表1)，低粘度聚氨酯材料购于安徽中铁工程材料有限公司。

表1低粘度聚氨酯材料的性能指标

高粘度有机硅材料满足以下性能指标(如表2)，高粘度有机硅材料购于安徽中铁工程材料有限公司。

表2高粘度有机硅材料的性能指标

Claims (8)

1.一种处理CRTSII型板式无砟轨道板接缝处裂缝的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：切缝

沿CRTSII型板式无砟轨道板接缝处的裂缝进行切割，控制切缝宽度在5±1mm、深度为15～20mm范围内；

步骤二：清洗

采用水或有机溶剂对切缝进行清洗、干燥；

步骤三：填充

先在切缝中注入高度为10～15mm的低粘度聚氨酯层，待低粘度聚氨酯层表干后，在切缝中进一步注入高粘度有机硅材料，直到高粘度有机硅材料充满切缝后，将高粘度有机硅材料表面刮平。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的低粘度聚氨酯性能满足：粘度：≤600mpa.s，按GB/T7193测试；表干时间：≤45min；流平性：光滑平整；弹性恢复率：≥70％，以定伸100％时为标准；拉伸强度：在25℃时，≤0.4MPa，在-20℃时，≤2.0MPa；断裂伸长率：≥400％；粘结性能：与混凝土粘结，断裂破坏时80％面积为内聚破坏，冷拉热压幅度为25％，循环15次后，无破坏；振动疲劳性能：5％的变形，10000次后，无破坏；热性能：80±2℃，168±1h，以定伸100％时为标准，无破坏。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的高粘度有机硅材料性能满足：流动性：下垂度，N型，垂直方向≤2/mm，水平方向无变形；表干时间：≤45min；挤出性能：≥80mL/min；弹性恢复率：≥70％，以定伸100％时为标准；拉伸强度：在25℃时，≤0.4MPa，在-20℃时，≤2.0MPa；断裂伸长率：≥400％；耐水性能：20±1℃，水浸96h，以定伸100％时为标准，无破坏；耐热性能：80±2℃，热处理168±1h，以定伸100％时为标准，无破坏；耐老化性能：45±2℃，紫外光照240±1h，以定伸100％时为标准，无破坏；耐碱腐蚀性能：在饱和Ca(OH)₂和0.1％NaOH，浸泡处理168h，以定伸100％时为标准，无破坏；质量损失率≤6％。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在切缝中注入低粘度聚氨酯及有高粘度机硅材料的过程控制切缝环境温度在10～30℃范围内。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的切割通过手动切割机实现，切割的宽度跨于CRTSII型板式无砟轨道板和裂缝混凝土之间，切割的范围包括CRTSII型板式无砟轨道板上表面及侧面。

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的清洗过程通过钢丝刷辅助水或有机溶剂清洗，对CRTSII型板式无砟轨道板的板面及切缝进行冲洗。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在注入低粘度聚氨酯材料之前，在切缝两侧黏贴保护材料，在注入高粘度有机硅材料并刮平后，撕掉切缝两侧的保护材料。

8.根据权利要求1所述方法，其特征在于：将高粘度有机硅材料表面刮平后在切缝上表面形成宽度为10～15mm的高粘度有机硅材料涂层。